A Multichannel Oscillator for a Resonant Chemical Sensor System

Abstract

Vapor detection using highly sensitive miniaturized resonant sensors is of great interest for many applications, including consumer, industrial, and environmental applications. An operational-amplifier-based multichannel oscillator that interfaces with a 50-MHz capacitive micromachined ultrasonic transducer array is presented for chemical sensing applications. The circuit was implemented in a 0.18-mu m CMOS technology to reduce power consumption, number of wires, and active area per channel. The presented integrated circuit also addresses the potential-frequency-locking problem between channels by allowing the open-loop gain to be adjustable off-chip. The feasibility of the developed oscillator for the chemical sensing application is demonstrated. Two channels that were operated simultaneously achieved excellent volume sensitivities of 8.5 x 10(-4)%/Hz and 3.9 x 10(-4)%/Hz, respectively, to relative humidity in N-2.민감한 소형 공진 센서를 대단히 사용하는 증기 검출은 산업적인 소비자를 포함하는, 다수의 애플리케이션과 환경적 응용을 위해 큰 관심을 가지고 있다. 50-MHz 용량성 마이크로 머신 초음파 변환기 어레이와 연결되는 작동중인 증폭기 기반 다중 채널 발진기는 화학적 센서 응용을 위해 기술된다. 회로는 채널 당 소비 전력과 와이어의 수와 활성 영역을 줄이기 위해 0.18-μ m CMOS 기술에서 구현되었다. 본 집적 회로는 오픈 루프 이득이 조정 가능한 오프 칩일 수 있게 허락함으로써 또한 채널 사이에 잠재적 주파수 잠금형 문제를 다룬다. 화학적 센서 응용을 위한 고도로 발달한 오실레이터의 실행가능성은 증명된다. 있는 2개 채널은 8.5 ×의 동시에 달성된 우수한 부피 감도를 작동시켰다; 10 -4 %/Hz와 3.9 × 각각 N 2의 상대 습도에 10 -4 %/Hz .